KR102603785B1 - robot that runs on walls using magnetic force - Google Patents

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KR102603785B1
KR102603785B1 KR1020230133968A KR20230133968A KR102603785B1 KR 102603785 B1 KR102603785 B1 KR 102603785B1 KR 1020230133968 A KR1020230133968 A KR 1020230133968A KR 20230133968 A KR20230133968 A KR 20230133968A KR 102603785 B1 KR102603785 B1 KR 102603785B1
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성태경
서미영
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주식회사 에스아이웨어
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 플레이트로 이루어지며, 상기 플레이트의 적어도 일부 상에 제어 유닛이 설치되는 몸체; 및 상기 몸체의 각 코너에 배치되고 각각 개별적으로 조향 및 구동 제어되는 복수 개의 바퀴 모듈로서, 각각의 바퀴 모듈은 주행 바퀴, 상기 주행 바퀴의 회전을 위한 제1 액추에이터 및 상기 주행 바퀴의 조향을 위한 제2 액추에이터를 포함하고, 상기 주행 바퀴는 3개의 서로 이격된 휠과 상기 3개의 휠 중 인접한 휠 사이에 각각 삽입되는 2개의 원반형의 자석을 포함하는 것인, 복수 개의 바퀴 모듈을 포함하는 벽면주행로봇에 관한 것이다.The present invention includes a body consisting of at least one plate, and a control unit is installed on at least a portion of the plate; and a plurality of wheel modules disposed at each corner of the body and each individually steered and driven and controlled, each wheel module comprising a traveling wheel, a first actuator for rotating the traveling wheel, and a first actuator for steering the traveling wheel. A wall traveling robot including a plurality of wheel modules, including 2 actuators, wherein the traveling wheels include three wheels spaced apart from each other and two disk-shaped magnets each inserted between adjacent wheels among the three wheels. It's about.

Figure R1020230133968
Figure R1020230133968

Description

자력을 이용하여 벽면을 주행하는 로봇{robot that runs on walls using magnetic force}A robot that runs on walls using magnetic force}

본 발명은 벽면주행로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각 개별적으로 조향 및 구동 제어되는 복수 개의 바퀴 모듈을 통해 모든 방향으로 그리고 다양한 방식으로 자유롭게 이동이 가능한 벽면주행로봇에 관한 것이다. The present invention relates to a wall-walking robot, and more specifically, to a wall-walking robot that can move freely in all directions and in various ways through a plurality of wheel modules, each of which is individually steered and driven.

금속 벽, 철판 및 다른 금속 재료의 수직 표면 또는 수평 표면에 로봇을 고정하고 이동시키는 작업은 다양한 산업 분야에서 중요한 업무일 수 있다. 이러한 작업은 건설 업체, 공장, 창고 및 다른 환경에서 자동화 및 로봇 기술을 활용하는 데 필수적일 수 있다. 기존의 로봇 및 이동 장치는 표면에 고정하는 데 사용되는 다양한 방법을 채택하고 있지만, 이러한 방법들은 여전히 개선의 여지가 있다.Fixing and moving robots on vertical or horizontal surfaces of metal walls, steel plates and other metal materials can be an important task in a variety of industries. These tasks can be essential to leveraging automation and robotics technologies in construction companies, factories, warehouses and other environments. Existing robots and mobile devices employ a variety of methods for anchoring to surfaces, but these methods still have room for improvement.

기존의 고정 방법 중 일부는 복잡하고 비용이 많이 들며, 시간과 노력을 낭비할 수 있다. 또한, 일부 방법은 표면에 손상을 입힐 수 있거나 원하는 위치로 정확하게 이동하지 못할 수 있다. 더 나아가, 일부 작업 환경은 전기적 또는 전자적 장치를 사용하는 로봇에 대한 안전 문제를 야기할 수 있다.Some of the existing fixation methods are complex and expensive, and can be a waste of time and effort. Additionally, some methods may damage the surface or may not move accurately to the desired location. Furthermore, some work environments may pose safety concerns for robots that use electrical or electronic devices.

따라서 본 발명은 자석 및 자력을 활용하여 철판 및 금속 벽과 같은 표면에 안전하게 고정되고 이동하는 로봇 시스템을 제공함으로써 위에서 언급한 문제점들을 해결하고자 한다.Therefore, the present invention seeks to solve the above-mentioned problems by providing a robot system that is safely fixed and moves on surfaces such as steel plates and metal walls using magnets and magnetic force.

본 발명은 표면에 높은 접착력을 가지면서도 쉽게 분리 가능하며, 고정 위치를 정확하게 유지할 수 있는 기술을 기반으로 하고 있다. 또한, 이 발명은 환경 안전성 및 작업자 안전을 고려하여 설계되었으며, 로봇의 안전 이동을 보장할 수 있다.The present invention is based on a technology that has high adhesion to the surface, can be easily separated, and can accurately maintain the fixed position. Additionally, this invention was designed with environmental safety and worker safety in mind, and can ensure safe movement of the robot.

이러한 기술적 문제를 해결하는 새로운 방법을 개발하고자 함으로써, 이 발명은 로봇 기반의 자동화 작업을 효율적으로 수행하고 고급 제조 및 건설 과정에서의 성능과 정확성을 향상시키기 위한 중요한 발전을 나타내고 있다.By seeking to develop new ways to solve these technical problems, this invention represents an important advance toward efficiently performing robot-based automated tasks and improving performance and accuracy in advanced manufacturing and construction processes.

한국 공개특허공보 제10-2010-0010578호Korean Patent Publication No. 10-2010-0010578

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 몸체의 각 코너에 배치되는 복수 개의 바퀴 모듈을 각각 개별적으로 구동 및 조향할 수 있도록 하여 주행의 자유도를 획기적으로 높인 벽면주행로봇을 제공함에 있다.One of the various problems of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and to dramatically increase the degree of freedom of driving by allowing a plurality of wheel modules arranged at each corner of the body to be individually driven and steered. The goal is to provide a wall-running robot.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나의 플레이트로 이루어지며, 상기 플레이트의 적어도 일부 상에 제어 유닛이 설치되는 몸체; 및 상기 몸체의 각 코너에 배치되고 각각 개별적으로 조향 및 구동 제어되는 복수 개의 바퀴 모듈로서, 각각의 바퀴 모듈은 주행 바퀴, 상기 주행 바퀴의 구동을 위한 제1 액추에이터 및 상기 주행 바퀴의 조향을 위한 제2 액추에이터를 포함하고, 상기 주행 바퀴는 3개의 서로 이격된 휠과 상기 3개의 휠 중 인접한 휠 사이에 각각 삽입되는 2개의 원반형의 자석을 포함하는 것인, 복수 개의 바퀴 모듈;을 포함하고, 상기 벽면주행로봇이 작업면에 부착되었을 때, 상기 자석은 작업면으로부터 0.4mm 내지 0.6mm 인 간극(G)를 두고 이격되어 있는 벽면주행로봇을 제공한다.In order to solve the above-described problem, the present invention includes: a body made of at least one plate and a control unit installed on at least a portion of the plate; and a plurality of wheel modules disposed at each corner of the body and individually controlled to steer and drive, each wheel module comprising a traveling wheel, a first actuator for driving the traveling wheel, and a first actuator for steering the traveling wheel. A plurality of wheel modules including two actuators, wherein the traveling wheels include three wheels spaced apart from each other and two disk-shaped magnets each inserted between adjacent wheels among the three wheels. When the wall-running robot is attached to the work surface, the magnet provides the wall-running robot spaced apart from the work surface with a gap G of 0.4 mm to 0.6 mm.

일 실시예에 따르면, 상기 벽면주행로봇이 작업면에 부착되었을 때, 상기 자석은 작업면으로부터 0.5mm 인 간극(G)를 두고 이격될 수 있다.According to one embodiment, when the wall driving robot is attached to the work surface, the magnet may be spaced apart from the work surface with a gap G of 0.5 mm.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 액추에이터가 상기 3개의 휠 중 바깥쪽 휠에 직접 부착되어 상기 제1 액추에이터의 회전구동력이 상기 주행 바퀴에 직접 전달될 수 있다.According to one embodiment, the first actuator is directly attached to the outer wheel of the three wheels, so that the rotational driving force of the first actuator can be directly transmitted to the traveling wheel.

일 실시예에 따르면, 각각의 바퀴 모듈은 상기 주행 바퀴와 상기 몸체 사이에 제1 톱니바퀴를 포함하고, 각각의 바퀴 모듈의 상기 제2 액추에이터는 제2 톱니바퀴를 포함하며, 상기 제2 액추에이터가 구동될 때 제2 톱니바퀴를 통해 제1 톱니바퀴로 회전구동력이 전달되어, 상기 주행 바퀴가 상기 몸체에 수직한 조향회전축(Y)을 중심으로 회전할 수 있는 것일 수 있다.According to one embodiment, each wheel module includes a first gear between the traveling wheel and the body, and the second actuator of each wheel module includes a second gear, and the second actuator includes a second gear. When driven, rotational driving force is transmitted to the first gear through the second gear, so that the traveling wheel can rotate around the steering rotation axis (Y) perpendicular to the body.

일 실시예에 따르면, 하나의 바퀴 모듈로도 상기 벽면주행로봇의 전체 무게를 지탱할 수 있도록 상기 자석의 자력이 결정될 수 있다.According to one embodiment, the magnetic force of the magnet may be determined so that even one wheel module can support the entire weight of the wall driving robot.

일 실시예에 따르면, 상기 몸체의 상면 또는 하면에 설치되고 미리 결정된 작업을 수행하도록 구성된 장치를 포함하는 작업 유닛을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, it may further include a work unit installed on the upper or lower surface of the body and including a device configured to perform a predetermined task.

일 실시예에 따르면, 상기 미리 결정된 작업은 선박 외벽의 페인트 또는 오염물을 제거하는 작업일 수 있다.According to one embodiment, the predetermined task may be a task of removing paint or contaminants from the outer wall of a ship.

일 실시예에 따르면, 상기 몸체는 복수 개의 서브 몸체로 이루어지고, 상기 복수 개의 서브 몸체 중 인접한 2개의 서브 몸체 사이에는 힌지 결합 방식으로 연결되는 연결부가 구비되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the body may be made of a plurality of sub-bodies, and a connection part connected by a hinge coupling may be provided between two adjacent sub-bodies among the plurality of sub-bodies.

일 실시예에 따르면, 상기 연결부에서 마주하는 인접한 2개의 서브 몸체의 양 측면이 이루는 내각을 각도(α)라 할 때, 상기 각도(α)는 0°이상 45°이하일 수 있다.According to one embodiment, when the interior angle formed by both sides of two adjacent sub-bodies facing each other at the connection portion is referred to as an angle α, the angle α may be 0° or more and 45° or less.

일 실시예에 따르면, 상기 몸체는 동일한 크기의 4개의 사각형의 서브 몸체로 이루어질 수 있다.According to one embodiment, the body may be composed of four square sub-bodies of the same size.

일 실시예에 따르면, 상기 벽면주행로봇은, 상기 몸체의 각 변에 설치되고, 상기 벽면주행로봇의 진행방향 전방의 지면의 높낮이 및 경사를 탐지하도록 구성된 감지 센서; 및 각각의 상기 연결부마다 설치되어 상기 각도(α)를 제어하도록 구성되는 선형 액추에이터를 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 감지 센서로부터 전달된 전기적인 신호에 기초하여 상기 벽면주행로봇의 진행방향 전방의 지형을 모델링하도록 구성되고, 상기 제어 유닛은 상기 모델링을 이용하여 다가오는 벽면주행로봇의 진행방향 전방 측의 작업면의 높낮이 및 경사에 적합한 상기 각도(α)를 결정하고, 상기 벽면주행로봇 이동함에 따라 결정된 각도(α)에 맞추어 상기 선형 액추에이터를 동적으로 제어하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment, the wall traveling robot includes a detection sensor installed on each side of the body and configured to detect the height and slope of the ground in front of the wall traveling robot. and a linear actuator installed at each connection part and configured to control the angle (α), wherein the control unit moves forward in the direction of travel of the wall robot based on an electrical signal transmitted from the detection sensor. It is configured to model the terrain, and the control unit uses the modeling to determine the angle (α) suitable for the height and slope of the work surface on the front side of the approaching wall-walking robot, and as the wall-walking robot moves. It can be configured to dynamically control the linear actuator according to the determined angle (α).

일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 바퀴 모듈은 스워브 드라이브(swerve drive) 방식으로 구동될 수 있다.According to one embodiment, the plurality of wheel modules may be driven by a swerve drive method.

본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇은 복수 개의 바퀴 모듈을 각각 개별적으로 구동 및 조향할 수 있음으로써, 전진, 후진 및 방향 전환 등의 일반적인 주행은 물론 평행 이동, 제자리 회전 등의 특수한 주행도 가능한 효과가 있다.The wall driving robot according to an embodiment of the present invention is capable of individually driving and steering a plurality of wheel modules, so that it can perform general driving such as forward, backward, and direction changes as well as special driving such as parallel movement and rotation in place. There is a possible effect.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

본 발명의 바람직한 실시예들의 특징들 및 이득들은 첨부 도면들과 함께 처리되는 하기의 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇의 정면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇의 여러 바퀴 모듈 중 하나의 바퀴 모듈 부분을 확대한 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 변형예에 따른 벽면주행로봇이 곡면의 선박 외벽을 주행할 때, 몸체가 상측으로 소정 각도로 접혀지는 모습을 간략히 나타낸 것이다.
The features and benefits of preferred embodiments of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.
Figure 1 is a front view of a wall-running robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged perspective view of a portion of one wheel module among several wheel modules of a wall traveling robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 briefly shows the body being folded upward at a predetermined angle when the wall-walking robot according to a modified example of the present invention travels on the curved outer wall of a ship.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The detailed description below is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is merely for describing embodiments of the present invention and should in no way be limiting. Unless explicitly stated otherwise, singular forms include plural meanings. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other characteristic, number, step, operation, element, or part or combination thereof.

예를 들어, 「동일」 및 「동일하다」 등 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타낸다. For example, expressions such as “same” and “is the same” not only indicate a strictly identical state, but also indicate a state in which there is a difference in tolerance or the degree to which the same function can be obtained.

예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「나란하게」, 「수직하게」, 「중심으로」, 「동심」 혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타낸다.For example, expressions that express relative or absolute arrangement such as “in a certain direction,” “along a certain direction,” “side by side,” “perpendicularly,” “at the center,” “concentric,” or “coaxial,” Not only does it strictly represent the arrangement, but it also represents the state of relative displacement with a tolerance, or an angle or distance that achieves the same function.

이하에서 언급되는 구성요소 앞에 '제1, 제2, 제3' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1구성요소 없이 제2구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.The use of terms such as 'first, second, and third' in front of the components mentioned below is only to avoid confusion about the components to which they are referred, as well as the order, importance, or master-slave relationship between the components, etc. is irrelevant. For example, an invention that includes only the second component without the first component can also be implemented.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇에 대하여 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.Now, a wall driving robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Additionally, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of identical or corresponding components may be omitted. However, omission of descriptions of components is not intended to exclude such components from being included in any embodiment.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the examples below do not limit the scope of the present invention, but are merely illustrative of the elements presented in the claims of the present invention, and are included in the technical idea throughout the specification of the present invention and constitute the scope of the claims. Embodiments that include elements that can be replaced as equivalents may be included in the scope of the present invention.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇의 정면도를 도시한다. 도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇은, 적어도 하나의 플레이트(11)로 이루어지며, 이 플레이트(11)의 적어도 일부 상에 제어 유닛(3)이 설치되는 몸체(1); 몸체(1)의 각 코너에 배치되고 각각 개별적으로 조향 및 구동 제어되는 복수 개의 바퀴 모듈(2)로서, 각각의 바퀴 모듈(2)은 주행 바퀴(21), 주행 바퀴(21)의 구동을 위한 제1 액추에이터(22) 및 주행 바퀴(21)의 조향을 위한 제2 액추에이터(23)를 포함하고, 주행 바퀴(21)는 3개의 휠(211)과 상기 3개의 휠(211) 중 인접한 휠(211) 사이에 각각 삽입되는 2개의 원반형의 자석(212)을 포함하는 것인, 복수 개의 바퀴 모듈(2)을 포함한다.Figure 1 shows a front view of a wall-running robot according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the wall traveling robot according to an embodiment of the present invention is made of at least one plate 11, and a body (3) on which a control unit 3 is installed on at least a portion of the plate 11. One); A plurality of wheel modules (2) disposed at each corner of the body (1) and each individually steered and driven, each wheel module (2) having a driving wheel (21) and a driving wheel (21) for driving the driving wheel (21). It includes a first actuator 22 and a second actuator 23 for steering the traveling wheel 21, and the traveling wheel 21 includes three wheels 211 and an adjacent wheel among the three wheels 211 ( 211) and includes a plurality of wheel modules 2, each of which includes two disc-shaped magnets 212 inserted between them.

(몸체)(body)

몸체(1)는 적어도 하나의 플레이트(11)를 포함하는 대략적으로 판상(板狀)형의 형태로 이루어진다. 이 플레이트(11)의 각각의 코너의 하면 측에는 바퀴 모듈(2)이 설치되어 있고, 이 플레이트(11)의 적어도 일부 상에는 이 바퀴 모듈(2)을 제어하기 위한 제어 유닛(3)이 설치되어 있다. 만일 몸체(1)가 여러 장의 플레이트(11)로 구성되는 경우에는, 가장 위쪽에 배치되는 플레이트(11)의 적어도 일부 상에 제어 유닛(3)이 설치될 수 있고, 가장 아래쪽에 배치되는 플레이트(11)의 각각의 코너의 하면 측에 바퀴 모듈(2)이 설치될 수 있다. The body 1 has an approximately plate-shaped shape including at least one plate 11. A wheel module 2 is installed on the lower surface of each corner of the plate 11, and a control unit 3 for controlling the wheel module 2 is installed on at least a part of the plate 11. . If the body 1 is composed of several plates 11, the control unit 3 may be installed on at least a portion of the uppermost plate 11, and the lowermost plate ( A wheel module (2) may be installed on the lower side of each corner of 11).

예를 들어 도 1 은 하나의 플레이트(11)로 이루어지는 몸체(1)를 보여주고, 도 2 는 2 장의 플레이트(11)로 이루어지는 몸체(1)를 보여준다. 도 2 의 몸체(1)와 같이 여러 장의 플레이트(11)를 포함하는 경우 각 플레이트(11)의 면적은 서로 상이할 수 있다. 또한 도 2 에 도시된 바와 같이, 가장 아래쪽에 배치되는 플레이트(11)는 다른 플레이트(11) 보다 외측으로 연장하면서 각 코너에 있는 제1 톱니바퀴(24)를 적어도 부분적으로 덮도록 형성되는 원형 부분을 더 포함할 수 있다. For example, Figure 1 shows a body 1 made of one plate 11, and Figure 2 shows a body 1 made of two plates 11. When it includes several plates 11, such as the body 1 of FIG. 2, the area of each plate 11 may be different. Also, as shown in FIG. 2, the plate 11 disposed at the bottom is a circular portion formed to at least partially cover the first gear 24 at each corner while extending outward from the other plates 11. It may further include.

제어 유닛(3)은 각각의 바퀴 모듈(2)을 개별적으로 제어하도록 구성되며, 바람직하게는 메인 제어 회로 기판, 메모리, 인터페이스, 시리얼 통신 기판, 릴레이 기판 등을 포함할 수 있다.The control unit 3 is configured to individually control each wheel module 2, and may preferably include a main control circuit board, a memory, an interface, a serial communication board, a relay board, etc.

플레이트(11)는 다양한 재질로 구성될 수 있으나, 선박의 외벽에서 작업을 수행해야 하는 점을 고려하면 부식에 강하고 강도가 높은 스테인리스 강 또는 스테인리스 합금강으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 플레이트(11)의 두께(플레이트(11)가 여러 장 적층되는 경우 이들의 두께를 모두 합한 총 두께를 말한다)는 28~32mm인 것이 바람직하다. 플레이트(11)의 두께가 30mm 초과이면 벽면주행로봇 자체의 무게가 너무 커져 이동성이 떨어지고 과도하게 강력한 세기의 자석(212)이 필요하게 되고, 반대로 플레이트(11)의 두께가 28mm 미만이면 쉽게 휘어질 수 있을 뿐만 아니라, 강성이 낮아져 작업 유닛 등의 무게를 지지하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.The plate 11 may be made of various materials, but considering that work must be performed on the outer wall of a ship, it is preferably made of stainless steel or stainless steel alloy steel, which is resistant to corrosion and has high strength. In addition, the thickness of the plate 11 (referring to the total thickness of all of the plates 11 when multiple plates 11 are stacked) is preferably 28 to 32 mm. If the thickness of the plate 11 exceeds 30 mm, the weight of the wall walking robot itself becomes too large, which reduces mobility and requires an excessively strong magnet 212. Conversely, if the thickness of the plate 11 is less than 28 mm, it may be easily bent. In addition, the rigidity may be lowered, making it difficult to support the weight of work units, etc.

또한 몸체(1)의 상면 및/또는 하면의 적어도 일부분에는 작업 유닛을 결합할 수 있는 도킹부가 마련되어 있을 수 있다. 이 도킹부는 작업 유닛이 전방향에 대한 동일한 작업성을 가지기 위해 몸체(1)의 플레이트(11)의 중앙 영역에 배치되어 있는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 플레이트(11)의 어느 한 쪽의 코너 쪽으로 치우쳐져 배치되어 있어도 무방하다.Additionally, at least a portion of the upper and/or lower surface of the body 1 may be provided with a docking portion capable of combining work units. This docking portion is preferably disposed in the central area of the plate 11 of the body 1 so that the work unit has the same workability in all directions, but is not limited to this and is located at either corner of the plate 11. It is okay to place it biased towards one side.

(바퀴 모듈)(wheel module)

본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇은, 몸체(1)의 각 코너에 배치되고 각각 개별적으로 조향 및 구동 제어되는 복수 개의 바퀴 모듈(2)을 포함한다. 예를 들어 몸체(1)의 플레이트(11)가 사각 플레이트인 경우 4개의 바퀴 모듈(2)이 구비되며, 4개의 바퀴 모듈(2)이 각각 몸체(1)의 플레이트의 각 코너에 설치되게 된다.The wall walking robot according to an embodiment of the present invention includes a plurality of wheel modules 2 disposed at each corner of the body 1 and each individually steered and driven. For example, if the plate 11 of the body 1 is a square plate, four wheel modules 2 are provided, and the four wheel modules 2 are installed at each corner of the plate of the body 1. .

도 2 는 복수 개의 바퀴 모듈(2) 중 하나의 바퀴 모듈(2) 부분을 확대하여 도시한 사시도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 각각의 바퀴 모듈(2)은 주행 바퀴(21), 이 주행 바퀴(21)의 구동을 위한 제1 액추에이터(22) 및 이 주행 바퀴(21)의 조향을 위한 제2 액추에이터(23)를 포함한다.Figure 2 is an enlarged perspective view of a portion of one wheel module (2) among a plurality of wheel modules (2). As shown in FIG. 2, each wheel module 2 includes a traveling wheel 21, a first actuator 22 for driving the traveling wheel 21, and a first actuator 22 for steering the traveling wheel 21. Contains 2 actuators (23).

주행 바퀴(21)는 작업면(4), 예를 들어 선박의 외벽에 직접 맞닿아 회전구동되는 부분으로서, 원 형상의 양 측면과 중앙면에 해당하는 외주연을 가지는 대체로 원통 형상으로 이루어져, 작업면(4)과의 접촉 면적을 최대화하도록 구성되는 것이 바람직하다. The running wheel 21 is a part that is rotationally driven in direct contact with the work surface 4, for example, the outer wall of the ship, and is composed of a generally cylindrical shape with an outer periphery corresponding to both sides and the center surface of the circular shape, It is preferably configured to maximize the contact area with the surface 4.

비제한적인 일 실시예로서, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 주행 바퀴(21)는 3개의 서로 이격된 휠(211)과, 이 3개의 휠(211) 중 인접한 휠(211) 사이에 각각 삽입되는 2개의 원반형의 자석(212)을 포함할 수 있다. As a non-limiting example, as shown in FIGS. 1 and 2, the traveling wheel 21 is between three spaced apart wheels 211 and an adjacent wheel 211 of the three wheels 211. It may include two disk-shaped magnets 212 that are respectively inserted into.

주행 바퀴(21)에 포함되는 자석(212)은 영구 자석일 수도 있고, 필요한 경우에만 자력을 발생시킬 수 있는 전자석일 수도 있다. 또한 2개의 자석(212) 중 하나는 영구 자석으로, 다른 하나는 전자석으로 조합하는 것도 마찬가지로 가능하다. The magnet 212 included in the traveling wheel 21 may be a permanent magnet or an electromagnet that can generate magnetic force only when necessary. It is also possible to combine one of the two magnets 212 as a permanent magnet and the other as an electromagnet.

벽면주행로봇에 포함되는 모든 자석(212)의 자력의 총합은 벽면주행로봇의 전체 무게를 지탱할 수 있는 수준보다 대략 50% 이상 더 큰 값으로 결정되는 것이 바람직하며 대략 70% 이상 더 큰 값으로 결정되는 것이 보다 바람직할 수 있다. 하지만, 보다 안전한 작업을 위해 하나의 바퀴 모듈(2)로도 벽면주행로봇의 전체 무게를 지탱할 수 있는 수준으로 자석(212)의 자력이 결정되는 것이 보다 바람직하다. 하나의 바퀴 모듈(2)만으로도 벽면주행로봇의 전체 무게를 지탱할 수 있으면, 오작동으로 오직 하나의 바퀴 모듈(2)의 자석(212)의 자력만이 유지되고 나머지 바퀴 모듈(2)의 자석(212)의 자력이 상실되는 경우나, 혹은 급작스러운 외부 충격에 의해 오직 하나의 바퀴 모듈(2)만이 작업면(4)에 유지되고 나머지 바퀴 모듈(2)이 작업면(4)으로부터 이탈되는 경우에도, 벽면주행로봇이 작업면(4)에 유지되어 있을 수 있어 예기치 못한 충격이나 낙하로 벽면주행로봇이 완전히 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.The total magnetic force of all magnets 212 included in the wall-walking robot is preferably determined to be approximately 50% or more greater than the level capable of supporting the entire weight of the wall-walking robot, and is determined to be approximately 70% or more greater. It may be more desirable to be However, for safer work, it is more desirable for the magnetic force of the magnet 212 to be determined to a level that can support the entire weight of the wall-walking robot with just one wheel module 2. If only one wheel module (2) can support the entire weight of the wall robot, malfunction may result in only the magnetic force of the magnet (212) of one wheel module (2) being maintained and the magnet (212) of the remaining wheel module (2) ), or when only one wheel module (2) is maintained on the work surface (4) and the remaining wheel modules (2) are separated from the work surface (4) due to a sudden external impact. , the wall-running robot can be maintained on the work surface (4), preventing the wall-running robot from being completely damaged due to an unexpected shock or fall.

한편, 벽면주행로봇이 작업면(4) 위를 이동할 때, 주행 바퀴(21)의 3개의 휠(211)은 작업면(4)에 접촉하고 있지만, 주행 바퀴(21)의 2개의 자석(212) 각각은 작업면(4)에 대하여 소정의 간극(G)을 유지한다. 이때 작업면(4)과 주행 바퀴(21)의 자석(212) 사이의 간극(G)은 0.4 mm 내지 0.6 mm 일 수 있다. 보다 바람직하게는 작업면(4)과 주행 바퀴(21)의 자석(212) 사이의 간극(G)은 0.5 mm 일 수 있다. 간극(G)이 0.4 mm 보다 작으면 작업면(4)에 있는 페인트나 오염물에 의해 형성된 요철에 자석(212)이 접촉하여 자석(212) 및/또는 도장된 작업면이 손상될 위험이 커진다. 반면에 간극(G)이 0.6 mm 보다 크면 벽면 주행 로봇을 작업면(4) 상에 유지할 수 있는 일정 수준 이상의 자기력을 유지하기 어려울 수 있다. Meanwhile, when the wall traveling robot moves on the work surface 4, the three wheels 211 of the travel wheels 21 are in contact with the work surface 4, but the two magnets 212 of the travel wheels 21 are in contact with the work surface 4. ) Each maintains a predetermined gap (G) with respect to the work surface (4). At this time, the gap G between the work surface 4 and the magnet 212 of the traveling wheel 21 may be 0.4 mm to 0.6 mm. More preferably, the gap G between the work surface 4 and the magnet 212 of the traveling wheel 21 may be 0.5 mm. If the gap G is smaller than 0.4 mm, the magnet 212 may contact irregularities formed by paint or contaminants on the work surface 4, increasing the risk of damage to the magnet 212 and/or the painted work surface. On the other hand, if the gap G is larger than 0.6 mm, it may be difficult to maintain a certain level of magnetic force that can keep the wall traveling robot on the work surface 4.

제1 액추에이터(22)는 주행 바퀴(21)의 측면에 결합되어 주행 바퀴(21)를 회전구동시키는 구성이다. 본 발명에서는 제1 액추에이터(22)의 회전구동력이 주행 바퀴(21)에 직접 전달되는 방식으로 구성되며, 예를 들어 제1 액추에이터(22)의 구동회전축이 주행 바퀴(21)의 측면에 인접하게 위치 및 결합되어 구동회전축의 회전에 의해 주행 바퀴(21)를 회전시키고, 이러한 주행 바퀴(21)의 회전에 의해 벽면주행로봇이 작업면(4) 상을 주행하게 된다. The first actuator 22 is coupled to the side of the traveling wheel 21 and rotates the traveling wheel 21. In the present invention, the rotational driving force of the first actuator 22 is configured to be directly transmitted to the traveling wheel 21. For example, the driving rotation shaft of the first actuator 22 is adjacent to the side of the traveling wheel 21. Positioned and coupled, the traveling wheel 21 is rotated by the rotation of the driving rotation shaft, and the rotation of the traveling wheel 21 causes the wall traveling robot to travel on the work surface 4.

예를 들어 도 1 및 도 2 에 도시한 바퀴 모듈(2)과 같이, 주행 바퀴(21)가 3개의 서로 이격된 휠(211)과, 이 3개의 휠(211) 중 인접한 휠(211) 사이에 각각 삽입되는 2개의 원반형의 자석(212)으로 구성되는 경우, 제1 액추에이터(22)는 3개의 휠(211) 중 바깥쪽 휠(211)에 직접 부착되어 제1 액추에이터(22)의 회전구동력을 주행 바퀴(21)에 직접 전달할 수 있다. 여기서 바깥쪽 휠(211)이란, 해당 휠(211)의 원 형상의 양 측면 중 어느 하나의 측면만이 자석(212)과 마주하고 있는 휠(211)로 정의할 수 있다.For example, like the wheel module 2 shown in FIGS. 1 and 2, the traveling wheel 21 is positioned between three spaced apart wheels 211 and an adjacent wheel 211 among the three wheels 211. When composed of two disk-shaped magnets 212 each inserted into Can be transmitted directly to the traveling wheel (21). Here, the outer wheel 211 can be defined as a wheel 211 in which only one of the two circular sides of the wheel 211 faces the magnet 212.

이러한 제1 액추에이터(22)는 해당 제1 액추에이터(22)를 포함하는 바퀴 모듈(2)에 포함된 주행 바퀴(21)의 구름에만 관련되며, 나머지 다른 바퀴 모듈(2)의 주행 바퀴(21)에는 영향을 미치지 않는다.This first actuator 22 is only related to the rolling of the traveling wheel 21 included in the wheel module 2 including the first actuator 22, and the traveling wheel 21 of the remaining wheel module 2 does not affect

제1 액추에이터(22)는 서보 모터, DC 모터, AC 모터, BLDC 모터 중 어느 하나일 수 있으며, 일 수 있으며, 이중에서도 벽면을 주행해야 하는 상황에서도 흔들리거나 멈추지 않기 위해 감속기와 엔코더가 포함된 BLDC 모터로 이루어지는 것이 바람직하다.The first actuator 22 is a servo motor, DC motor, AC motor, and BLDC motor. It can be any one of It may be possible, and among these, it is preferable to use a BLDC motor with a reducer and encoder so that it does not shake or stop even in situations where it must drive on a wall.

제2 액추에이터(23)는 주행 바퀴(21)에 결합되어 각 주행 바퀴(21)의 진행 방향을 제어하는 구성이다. 구체적으로 제2 액추에이터(23)는 조향회전축을 중심으로 주행 바퀴(21)를 회전시켜 각각의 바퀴 모듈(2)의 방향을 조절하도록 구성된다. The second actuator 23 is coupled to the traveling wheels 21 and controls the moving direction of each traveling wheel 21. Specifically, the second actuator 23 is configured to adjust the direction of each wheel module 2 by rotating the traveling wheel 21 around the steering rotation axis.

본 발명에서는 제2 액추에이터(23)의 주행 바퀴(21)에 대한 배치에 대해 특별히 한정하지 않는다. 비제한적인 일 실시예로서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 바퀴 모듈(2)은 주행 바퀴(21)와 몸체(1) 사이에 제1 톱니바퀴(24)를 포함하고, 제2 액추에이터(23)는 제2 톱니바퀴(25)를 포함하며, 제2 액추에이터(23)가 구동될 때 제2 톱니바퀴(25)를 통해 제1 톱니바퀴(24)로 회전구동력이 전달되어, 주행 바퀴(21) 전체가 몸체(1)에 수직한 조향회전축(Y)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. In the present invention, there is no particular limitation on the arrangement of the second actuator 23 with respect to the traveling wheel 21. As a non-limiting example, as shown in FIG. 2, the wheel module 2 includes a first gear 24 between the traveling wheel 21 and the body 1, and a second actuator 23. ) includes a second gear wheel 25, and when the second actuator 23 is driven, the rotational driving force is transmitted to the first gear wheel 24 through the second gear wheel 25, and the driving wheel 21 ) The entire body can be configured to rotate around the steering rotation axis (Y) perpendicular to the body (1).

비제한적인 다른 일 실시예로서, 제2 액추에이터(23)는 주행 바퀴(21)의 바로 위로 그리고 몸체(1)의 상면에 설치되어, 몸체(1)의 모서리에 형성된 관통공에 회전 로드가 관통하여 주행 바퀴(21)와 결합하는 구조로 이루어질 수도 있다. As another non-limiting example, the second actuator 23 is installed directly above the traveling wheel 21 and on the upper surface of the body 1, so that the rotating rod penetrates the through hole formed at the corner of the body 1. Thus, it may be configured to be coupled with the traveling wheel 21.

이러한 제2 액추에이터(23)는 해당 제2 액추에이터(23)를 포함하는 바퀴 모듈(2)에 포함된 주행 바퀴(21)의 조향에만 관련되며, 나머지 다른 바퀴 모듈(2)의 주행 바퀴(21)에는 영향을 미치지 않는다.This second actuator 23 is only related to the steering of the driving wheel 21 included in the wheel module 2 including the second actuator 23, and is related to the steering wheel 21 of the remaining wheel module 2. does not affect

제2 액추에이터(23)는 로터리 모터, 서보 모터, DC 모터 중 어느 하나일 수 있으며, 이중에서도 벽면에 부착된 상황에서도 무게를 줄이면서 동시에 안정적인 조향을 하기 위해 서보 모터로 이루어지는 것이 바람직하다.The second actuator 23 may be one of a rotary motor, a servo motor, and a DC motor. Among these, it is preferable that the second actuator 23 be a servo motor in order to reduce weight and provide stable steering even when attached to a wall.

상술한 바와 같이, 주행 바퀴(21), 제1 액추에이터(22) 및 제2 액추에이터(23)는 하나의 바퀴 모듈(2)을 구성하면서 모듈화되고, 주행 바퀴(21)와 제1 액추에이터(22) 그리고 주행 바퀴(21)와 제2 액추에이터(23)가 작동적으로 결합되어 해당 바퀴 모듈(2)을 구동시킨다. 하지만 어느 하나의 바퀴 모듈(2)의 주행 바퀴(21), 제1 액추에이터(22) 및 제2 액추에이터(23)의 작동은 몸체(1)의 다른 코너에 배치된 다른 바퀴 모듈(2)에는 영향을 주지 않는다. 이에 의해 복수 개의 바퀴 모듈(2)은 각각 개별 조향 및 구동 제어를 통해 스워브 드라이브(swerve drive) 방식으로 구동될 수 있어 벽면주행로봇의 자유로운 이동이 가능하다.As described above, the traveling wheel 21, the first actuator 22, and the second actuator 23 are modularized to form one wheel module 2, and the traveling wheel 21 and the first actuator 22 And the traveling wheel 21 and the second actuator 23 are operatively coupled to drive the corresponding wheel module 2. However, the operation of the traveling wheel 21, the first actuator 22, and the second actuator 23 of any one wheel module 2 does not affect the other wheel modules 2 disposed at other corners of the body 1. does not give As a result, the plurality of wheel modules 2 can each be driven in a swerve drive manner through individual steering and drive control, enabling free movement of the wall-walking robot.

(작업 유닛)(work unit)

작업 유닛은 작업면(4)에 미리 결정된 작업을 수행하기 위한 도구(tool)이 구비되는 장치로서, 몸체(1)의 상면 및/또는 하면의 적어도 일부분에 마련된 도킹부에 결합할 수 있도록 구비된다. 여기서 미리 결정된 작업은 선박 건조 시 선박 외벽에서 수행되어야 하는 작업 혹은 선박 외벽의 유지 보수에 필요한 작업, 예를 들면 선박 외벽의 페인트 또는 오염물을 제거하는 작업일 수 있다.The work unit is a device equipped with a tool for performing a predetermined task on the work surface 4, and is equipped to be coupled to a docking portion provided on at least a portion of the upper and/or lower surface of the body 1. . Here, the predetermined work may be work that must be performed on the outer wall of the ship during ship construction or work necessary for maintenance of the outer wall of the ship, for example, work to remove paint or contaminants from the outer wall of the ship.

미리 결정된 작업에 따라 작업 유닛의 형태, 방식, 도구의 종류 등이 달라질 수 있기 때문에 본 발명에서는 작업 유닛의 구체적인 구성에 대해 특별히 한정하지 않는다. 비제한적인 일 실시예로서, 작업 유닛은 작업 구동부, 작업 아암 및 작업 툴로 이루어질 수 있다.Since the shape, method, type of tool, etc. of the work unit may vary depending on the predetermined task, the present invention does not specifically limit the specific configuration of the work unit. As a non-limiting example, a work unit may consist of a work drive, a work arm, and a work tool.

작업 구동부는 몸체(1)의 도킹부에 결합하는 부분으로서, 바람직하게는 회전 구동할 수 있게 결합된다. 작업 구동부가 회전됨으로써 작업 유닛이 다양한 움직임을 가질 수 있어 벽면주행로봇을 기준으로 모든 방향으로의 작업이 가능할 수 있다. 작업 구동부의 회전은 모든 방향, 즉 360° 회전할 수 있도록 결정될 수 있다. 만일 작업 유닛이 몸체(1)의 하면에 결합된다면 바퀴 모듈(2)과의 간섭을 고려하여 일정 각도 범위에서만 회전할 수 있도록 결정될 수도 있다.The work drive part is a part coupled to the docking part of the body 1, and is preferably coupled so as to be rotationally driven. By rotating the work drive unit, the work unit can have various movements, allowing work in all directions based on the wall traveling robot. The rotation of the work drive can be determined to rotate in all directions, i.e. 360°. If the work unit is coupled to the lower surface of the body 1, it may be determined that it can only rotate within a certain angle range considering interference with the wheel module 2.

작업 아암은 일단이 작업 구동부에 결합되고, 타단은 작업 툴에 결합된다. 작업 아암의 일단은 작업 구동부에 결합되어 그 전체가 소정의 방향으로 회전될 수 있다. 작업 아암은 굽히거나 펴는 동작이 가능하도록 다관절로 이루어지는 것이 바람직하다. One end of the work arm is coupled to the work drive unit, and the other end is coupled to the work tool. One end of the work arm is coupled to the work drive unit so that the entire work arm can be rotated in a predetermined direction. The work arm is preferably made of multiple joints to enable bending and straightening movements.

작업 툴은 작업 아암의 타단에 결합되어 미리 결정된 작업을 수행하는 장치이다. 비제한적인 일 실시예로서 작업 툴에 설치되는 도구에는 특별한 제한이 없으며, 미리 결정된 작업에 맞추어 그라인더(grinder), 브러쉬(brush) 등과 같은 통상적인 도구를 장착할 수 있다. 작업 툴은 작업 아암으로부터 탈부착이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.A work tool is a device that is coupled to the other end of a work arm and performs a predetermined work. As a non-limiting example, there is no particular limitation on the tools installed on the work tool, and typical tools such as grinders, brushes, etc. can be installed to suit a predetermined task. The work tool is preferably configured to be detachable from the work arm.

본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇은, 미리 결정된 작업에 적합한 작업 툴을 부착한 작업 유닛을 이용하여, 선박 외벽의 수리 또는 유지 작업이 필요한 작업면(4)까지 자력으로 외벽 상에 붙어 이동한 후 미리 결정된 작업을 수행할 수 있다.The wall traveling robot according to an embodiment of the present invention uses a work unit attached to a work tool suitable for a predetermined task, and magnetically attaches itself to the work surface (4) where repair or maintenance work on the outer wall of the ship is required. After moving, you can perform predetermined tasks.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면주행로봇은 몸체(1) 상에 배터리를 탑재하여 외부로부터의 별도의 전원 공급 없이 구동될 수도 있고, 외부와 연결된 전력선을 통해 유선으로 전원을 공급받아 구동될 수도 있다. 이때 벽면주행로봇의 자체 무게가 작을수록 벽면주행로봇의 가볍고 빠른 기동이 가능해지며, 각각의 바퀴 모듈(2)이 갖춰야 하는 자력도 낮아지기 때문에, 별도의 배터리를 탑재하지 않고 외부로부터 유선으로 전원을 공급받도록 구성되는 것이 보다 바람직하다. Meanwhile, the wall walking robot according to an embodiment of the present invention can be driven without a separate power supply from the outside by mounting a battery on the body (1), or can be driven by receiving power supplied by wire through a power line connected to the outside. It could be. At this time, the smaller the self-weight of the wall-walking robot, the lighter and faster the wall-walking robot becomes possible, and the lower the magnetic force that each wheel module (2) must have, so power is supplied by wire from the outside without installing a separate battery. It is more desirable to be configured to receive.

(변형예)(variation example)

다음으로 본 발명에 따른 벽면주행로봇의 변형예를 소개한다. 본 발명의 변형예에 따른 벽면주행로봇은, 몸체(1)가 복수 개의 서브 몸체(12)로 이루어지고, 복수 개의 서브 몸체(12) 중 인접한 2개의 서브 몸체(12) 사이에는 힌지 결합 방식으로 연결되는 연결부(13)가 구비될 수 있다.Next, a modified example of the wall driving robot according to the present invention will be introduced. The wall driving robot according to a modified example of the present invention has a body 1 composed of a plurality of sub-bodies 12, and a hinge coupling method is used between two adjacent sub-bodies 12 among the plurality of sub-bodies 12. A connecting portion 13 may be provided.

본 발명의 변형예에 따른 벽면주행로봇에서 몸체(1)는 복수 개의 서브 몸체(12)로 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 몸체(1)가 단일의 일체형 구성요소가 아닌 다수의 서브 몸체(12)가 서로 견고하게 연결되면서도 동시에 작동적으로 연결되는 형태로 이루어질 수 있다. 각각의 서브 몸체(12)의 형상은 특별히 한정하지는 않으나, 각각의 서브 몸체(12)의 형상이 모두 동일하고 그 크기도 서로 동일한 것이 바람직하다. 비제한적인 일 실시예로서, 동일한 크기의 4개의 사각형의 서브 몸체(12)가 구비되고, 이들 4개의 서브 몸체(12)가 2 Х 2 의 배열로 서로 연결될 수 있다.In the wall-running robot according to a modified example of the present invention, the body 1 may be composed of a plurality of sub-bodies 12. In other words, the body 1 may not be a single integrated component, but may be comprised of a plurality of sub-bodies 12 that are firmly and operatively connected to each other at the same time. The shape of each sub-body 12 is not particularly limited, but it is preferable that the shapes of each sub-body 12 are the same and their sizes are also the same. As a non-limiting example, four rectangular sub-bodies 12 of the same size are provided, and these four sub-bodies 12 may be connected to each other in an arrangement of 2 Х 2 .

복수 개의 서브 몸체(12) 중 인접한 2개의 서브 몸체(12) 사이에는 힌지 결합 방식으로 연결되는 연결부(13)가 구비될 수 있다. 예를 들어 도 3 에 도시된 바와 같이, 인접한 2개의 서브 몸체(12)는 연결부(13)를 중심으로 상측으로(작업면(4)으로부터 멀어지는 방향)으로 접혀질 수 있다. 하지만 이에 제한되지 않고, 도 3 에 도시된 바와는 달리 연결부(13)가 몸체(1)의 하면 측, 즉 작업면(4)에 마주하는 면에 위치하여 하측으로(작업면(4)을 향하는 방향)으로 접혀지는 구성도 물론 가능하다. Among the plurality of sub-bodies 12, two adjacent sub-bodies 12 may be provided with a connecting portion 13 connected by a hinge coupling method. For example, as shown in FIG. 3 , two adjacent sub-bodies 12 can be folded upward (in a direction away from the working surface 4) about the connecting portion 13. However, it is not limited to this, and unlike what is shown in FIG. 3, the connection portion 13 is located on the lower side of the body 1, that is, on the side facing the work surface 4, and is directed downward (toward the work surface 4). Of course, a configuration that folds in either direction is also possible.

이때 연결부(13)에서 마주하는 인접한 2개의 서브 몸체(12)의 양 측면이 이루는 내각을 각도(α)라 할 때, 상기 각도(α)는 0°이상 30° 이하일 수 있다. 비제한적인 일 실시예로서, 바람직하게는 상기 각도(α)는 0°이상 20° 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게 상기 각도(α)는 0°이상 15° 이하일 수 있다. 상기 각도(α)가 커질수록 작업면(4)의 굴곡에서의 벽면주행로봇의 원활한 이동 능력이 커지지만, 상기 각도(α)가 너무 크면 중력에 의해 벽면주행로봇이 전복될 수도 있기 때문에 위와 같은 범위로 제한한다.At this time, when the internal angle formed by both sides of the two adjacent sub-bodies 12 facing each other at the connection portion 13 is referred to as an angle α, the angle α may be 0° or more and 30° or less. As a non-limiting example, preferably, the angle (α) may be 0° or more and 20° or less, and more preferably, the angle (α) may be 0° or more and 15° or less. As the angle α increases, the smooth movement ability of the wall robot in the curve of the work surface 4 increases. However, if the angle α is too large, the wall robot may overturn due to gravity, so the above limited to scope.

도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 벽면주행로봇은, 몸체(1)의 각 변에 설치되고, 벽면주행로봇의 진행방향 전방의 지면의 높낮이 및 경사를 탐지하도록 구성된 감지 센서(14); 및 각각의 연결부(13)에 설치되어 각도(α)를 제어하도록 구성되는 선형 액추에이터(15)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the wall driving robot according to a modified example of the present invention has a detection sensor installed on each side of the body 1 and configured to detect the height and slope of the ground in front of the moving direction of the wall driving robot. (14); And it may further include a linear actuator 15 installed on each connection portion 13 and configured to control the angle α.

감지 센서(14)는 벽면주행로봇의 진행방향 전방의 지면의 높낮이 및 경사를 탐지하도록 구성된 센서이다. 감지 센서(14)는 몸체(1)의 각 변마다 적어도 하나 이상 설치되는 것이 바람직하다. 도 3 에서는 벽면주행로봇의 진행방향 전방 및 후방의 감지 센서(14)만을 간략하게 도시하고 나머지 감지 센서(14)는 생략하였다. 본 발명에서는 이 감지 센서(14)의 종류 및 방식에 특별히 구애받지 않으며, 진행방향 전방의 지면의 높낮이 및 경사를 탐지할 수 있는 센서라면 어느 방식이든 자유롭게 적용이 가능하다. 예를 들어 감지 센서(14)는 레이저 거리 센서일 수도 있고, 적외선 거리 센서일 수도 있다. The detection sensor 14 is a sensor configured to detect the height and slope of the ground in front of the wall traveling robot. It is preferable that at least one detection sensor 14 is installed on each side of the body 1. In Figure 3, only the front and rear detection sensors 14 in the moving direction of the wall walking robot are briefly shown, and the remaining detection sensors 14 are omitted. In the present invention, there is no particular limitation on the type and method of the detection sensor 14, and any sensor method that can detect the height and slope of the ground in front of the moving direction can be freely applied. For example, the detection sensor 14 may be a laser distance sensor or an infrared distance sensor.

도 3 에서는 벽면주행로봇의 진행방향 전방에 위치한 감지 센서(14)의 감지 방향을 점선 화살표로 나타내었다. 비제한적인 일 실시예로서, 감지 센서(14)의 작업면(4)에 대한 각도, 즉 도 3 의 점선 화살표와 작업면(4)이 이루는 각도는 벽면주행로봇의 속도에 따라 가변적으로 조정될 수 있게 구성될 수 있다.In FIG. 3, the sensing direction of the detection sensor 14 located in front of the wall traveling robot in the moving direction is indicated by a dotted arrow. As a non-limiting example, the angle of the detection sensor 14 with respect to the work surface 4, that is, the angle formed between the dotted line arrow in FIG. 3 and the work surface 4, can be variably adjusted depending on the speed of the wall driving robot. It can be configured as follows.

비제한적인 일 실시예로서, 본 발명의 변형예에 따른 벽면주행로봇은 벽면주행로봇의 진행 방향을 감지하기 위한 차속 센서를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 벽면주행로봇은 전후좌우 모든 방향으로 이동할 수 있으므로, 모든 방향에서의 진행을 감지하기 위하여 차속 센서는 복수 개로 구비되는 것이 바람직하며, 몸체(1)의 각 변마다 적어도 하나 이상 구비되는 것이 보다 바람직하다. 이 차속 센서는 차량의 주행속도를 측정하기 위한 센서로서, 출력 값이 양의 값이면 차량이 전진하는 것으로 판단할 수 있고, 출력 값이 음의 값이면 차량이 후진하는 것으로 판단할 수 있다. 그러므로 복수 개의 차속 센서 중 가장 큰 양의 값을 가지는 차속 센서를 기준으로 벽면주행로봇의 진행방향을 쉽게 결정할 수 있다.As a non-limiting example, the wall driving robot according to a modified example of the present invention may further include a vehicle speed sensor for detecting the direction of travel of the wall driving robot. Since the wall driving robot according to the present invention can move in all directions, front, back, left and right, it is preferable to have a plurality of vehicle speed sensors to detect progress in all directions, and at least one is provided on each side of the body 1. It is more preferable. This vehicle speed sensor is a sensor for measuring the driving speed of the vehicle. If the output value is a positive value, it can be determined that the vehicle is moving forward, and if the output value is a negative value, it can be determined that the vehicle is moving backwards. Therefore, the direction of travel of the wall driving robot can be easily determined based on the vehicle speed sensor with the largest positive value among the plurality of vehicle speed sensors.

이 차속 센서는 벽면주행로봇의 진행방향을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 이 신호를 제어 유닛(3)에 전달하도록 구성된다. 제어 유닛(3)은 차속 센서로부터의 전기적인 신호를 이용하여, 어느 방향에 있는 감지 센서(14)로부터의 신호를 수신할지 결정하게 되며, 이를 통해 불필요한 감지 센서(14)의 작동을 줄일 수 있다.This vehicle speed sensor is configured to detect the moving direction of the wall robot, convert it into an electrical signal, and transmit this signal to the control unit (3). The control unit 3 uses the electrical signal from the vehicle speed sensor to determine which direction to receive the signal from the detection sensor 14, thereby reducing unnecessary operation of the detection sensor 14. .

선형 액추에이터(15)는 각각의 연결부(13)마다 설치되며, 인접한 서브 몸체(12) 간의 각도(α)를 제어하도록 구성된다. 이를 위해 선형 액추에이터(15)의 일 단부와 타 단부는 각기 다른 서브 몸체(12)와 결합한다. 도 3을 기준으로 설명하면, 선형 액추에이터(15)가 작동하여 그 길이가 짧아지면, 인접한 2개의 서브 몸체(12)를 서로 끌어당기게 되어, 인접한 2개의 서브 몸체(1) 간의 각도(α)가 커지게 된다. 반대로 선형 액추에이터(15)의 길이가 길어지면, 결합 부분에서 인접한 2개의 서브 몸체(1)를 멀리 밀게 되어, 인접한 2개의 서브 몸체(12) 간의 각도(α)가 작아지게 된다. 본 발명에서는 선형 액추에이터(15)의 종류나 방식에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.The linear actuator 15 is installed at each connection portion 13 and is configured to control the angle α between adjacent sub-bodies 12. To this end, one end and the other end of the linear actuator 15 are coupled to different sub-bodies 12. 3, when the linear actuator 15 operates and its length is shortened, the two adjacent sub-bodies 12 are attracted to each other, so that the angle α between the two adjacent sub-bodies 1 is It becomes bigger. Conversely, as the length of the linear actuator 15 increases, the two adjacent sub-bodies 1 are pushed away from the coupling portion, and the angle α between the two adjacent sub-bodies 12 decreases. In the present invention, there is no particular limitation on the type or method of the linear actuator 15.

제어 유닛(3)은 감지 센서(14)로부터 전달된 전기적인 신호에 기초하여, 필요에 따라 차속 센서로부터 전달된 전기적인 신호를 더하여, 벽면주행로봇의 진행방향 전방의 지형을 실시간으로 모델링하고 업데이트한다. 그리고 제어 유닛(3)은 이 모델링을 이용하여 현재 벽면주행로봇이 위치하고 있는 작업면(4)의 높낮이 및 경사에 적합하도록 벽면주행로봇의 몸체(1)의 형태, 즉 인접한 2개의 서브 몸체(12)의 양 측면이 이루는 내각을 결정하게 되고, 이에 기초하여 벽면주행로봇의 이동에 따라 선형 액추에이터(15)의 작동을 동적으로 제어하게 된다.Based on the electrical signal transmitted from the detection sensor 14, the control unit 3 adds the electrical signal transmitted from the vehicle speed sensor as necessary to model and update the terrain in front of the wall driving robot in real time. do. And the control unit 3 uses this modeling to determine the shape of the body 1 of the wall robot to suit the height and slope of the work surface 4 on which the wall robot is currently located, that is, the two adjacent sub-bodies 12. ) is determined, and based on this, the operation of the linear actuator 15 is dynamically controlled according to the movement of the wall driving robot.

예를 들어 도 3 에 도시된 바와 같이 벽면주행로봇의 진행방향 전방에 경사가 있으면, 먼저 감지 센서(14)가 전방에 경사가 있음을 감지하고 이에 관련된 전기적인 신호를 작업 유닛에 전달하게 되며, 제어 유닛은 이 경사면을 모델링하여 벽면주행로봇의 진행방향 전방 측의 바퀴 모듈(2)이 경사의 초입에 진입할 때 벽면주행로봇 속도 및 경사면의 기울기에 맞추어 동적으로 선형 액추에이터(15)를 작동시킨다.For example, as shown in Figure 3, if there is an incline in front of the wall traveling robot, the detection sensor 14 first detects that there is an incline in front and transmits an electrical signal related to this to the work unit. The control unit models this slope and dynamically operates the linear actuator (15) in accordance with the speed of the wall robot and the inclination of the slope when the wheel module (2) on the front side of the wall robot's moving direction enters the beginning of the slope. .

이에 따라 본 발명의 변형예에 따른 벽면주행로봇은 지형을 탐지하고 이에 맞게 벽면주행로봇의 몸체(1)의 형태(각도(α))를 조정하므로, 선박 외벽에 급격한 경사면이 있더라도 벽면주행로봇에 큰 부담이 가해지는 일이 없이 부드럽고 원만하게 주행할 수 있다.Accordingly, the wall-running robot according to a modified example of the present invention detects the terrain and adjusts the shape (angle (α)) of the body (1) of the wall-running robot accordingly, so that even if there is a steep slope on the outer wall of the ship, the wall-running robot can You can drive smoothly and smoothly without putting a lot of strain on it.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

1: 몸체 11: 플레이트
12: 서브 몸체 13: 연결부
14: 감지 센서 15: 선형 액추에이터
2: 바퀴 모듈 21: 주행 바퀴
211: 휠 212: 자석
22: 제1 액추에이터 23: 제2 액추에이터
24: 제1 톱니바퀴 25: 제2 톱니바퀴
3: 제어 유닛 4: 작업면
1: Body 11: Plate
12: sub-body 13: connection part
14: detection sensor 15: linear actuator
2: wheel module 21: driving wheel
211: wheel 212: magnet
22: first actuator 23: second actuator
24: 1st gear 25: 2nd gear
3: Control unit 4: Working surface

Claims (12)

벽면주행로봇으로서,
적어도 하나의 플레이트로 이루어지며, 상기 플레이트의 적어도 일부 상에 제어 유닛이 설치되는 몸체; 및
상기 몸체의 각 코너에 배치되고 각각 개별적으로 조향 및 구동 제어되는 복수 개의 바퀴 모듈로서, 각각의 바퀴 모듈은 주행 바퀴, 상기 주행 바퀴의 구동을 위한 제1 액추에이터 및 상기 주행 바퀴의 조향을 위한 제2 액추에이터를 포함하고, 상기 주행 바퀴는 3개의 서로 이격된 휠과 상기 3개의 휠 중 인접한 휠 사이에 각각 삽입되는 2개의 원반형의 자석을 포함하는 것인, 복수 개의 바퀴 모듈;을 포함하고,
상기 벽면주행로봇이 작업면에 부착되었을 때, 상기 자석은 작업면으로부터 0.4mm 내지 0.6mm 인 간극(G)를 두고 이격되어 있고,
상기 몸체는 복수 개의 서브 몸체로 이루어지고,
상기 복수 개의 서브 몸체 중 인접한 2개의 서브 몸체 사이에는 힌지 결합 방식으로 연결되는 연결부가 구비되고,
상기 연결부에서 마주하는 인접한 2개의 서브 몸체의 양 측면이 이루는 내각을 각도(α)라 할 때, 상기 각도(α)는 0°이상 45°이하이고,
상기 벽면주행로봇은:
상기 몸체의 각 변에 설치되고, 상기 벽면주행로봇의 진행방향 전방의 지면의 높낮이 및 경사를 탐지하도록 구성된 감지 센서; 및
각각의 상기 연결부마다 설치되어 상기 각도(α)를 제어하도록 구성되는 선형 액추에이터;를 더 포함하며,
상기 제어 유닛은 상기 감지 센서로부터 전달된 전기적인 신호에 기초하여 상기 벽면주행로봇의 진행방향 전방의 지형을 모델링하도록 구성되고,
상기 제어 유닛은 상기 모델링을 이용하여 다가오는 벽면주행로봇의 진행방향 전방 측의 작업면의 높낮이 및 경사에 적합한 상기 각도(α)를 결정하고, 상기 벽면주행로봇 이동함에 따라 결정된 각도(α)에 맞추어 상기 선형 액추에이터를 동적으로 제어하도록 구성되는 벽면주행로봇.
As a wall-running robot,
A body made of at least one plate, with a control unit installed on at least a portion of the plate; and
A plurality of wheel modules disposed at each corner of the body and individually controlled to steer and drive, each wheel module comprising a traveling wheel, a first actuator for driving the traveling wheel, and a second actuator for steering the traveling wheel. A plurality of wheel modules including an actuator, wherein the traveling wheels include three wheels spaced apart from each other and two disk-shaped magnets each inserted between adjacent wheels among the three wheels,
When the wall driving robot is attached to the work surface, the magnet is spaced apart from the work surface with a gap G of 0.4 mm to 0.6 mm,
The body is composed of a plurality of sub-bodies,
A connection part connected by a hinge coupling method is provided between two adjacent sub-bodies among the plurality of sub-bodies,
When the internal angle formed by both sides of the two adjacent sub-bodies facing at the connection is called an angle (α), the angle (α) is 0° or more and 45° or less,
The wall driving robot is:
A detection sensor installed on each side of the body and configured to detect the height and slope of the ground in front of the wall traveling robot in the direction of travel; and
It further includes a linear actuator installed at each connection part and configured to control the angle (α),
The control unit is configured to model the terrain ahead of the wall traveling robot based on the electrical signal transmitted from the detection sensor,
The control unit uses the modeling to determine the angle (α) suitable for the height and inclination of the work surface on the front side of the approaching wall-walking robot, and adjusts it to the angle (α) determined as the wall-walking robot moves. A wall driving robot configured to dynamically control the linear actuator.
제1항에 있어서,
상기 벽면주행로봇이 작업면에 부착되었을 때, 상기 자석은 작업면으로부터 0.5mm 인 간극(G)를 두고 이격되어 있는 벽면주행로봇.
According to paragraph 1,
When the wall-running robot is attached to a work surface, the magnet is spaced apart from the work surface with a gap (G) of 0.5 mm.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 액추에이터가 상기 3개의 휠 중 바깥쪽 휠에 직접 부착되어 상기 제1 액추에이터의 회전구동력이 상기 주행 바퀴에 직접 전달되는 벽면주행로봇.
According to claim 1 or 2,
A wall driving robot in which the first actuator is directly attached to the outer wheel of the three wheels so that the rotational driving force of the first actuator is directly transmitted to the traveling wheel.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각각의 바퀴 모듈은 상기 주행 바퀴와 상기 몸체 사이에 제1 톱니바퀴를 포함하고,
각각의 바퀴 모듈의 상기 제2 액추에이터는 제2 톱니바퀴를 포함하며,
상기 제2 액추에이터가 구동될 때 제2 톱니바퀴를 통해 제1 톱니바퀴로 회전구동력이 전달되어, 상기 주행 바퀴가 상기 몸체에 수직한 조향회전축(Y)을 중심으로 회전할 수 있는 벽면주행로봇.
According to claim 1 or 2,
Each wheel module includes a first gear between the traveling wheel and the body,
The second actuator of each wheel module includes a second cogwheel,
When the second actuator is driven, rotational driving force is transmitted to the first gear through the second gear, so that the traveling wheel can rotate around a steering rotation axis (Y) perpendicular to the body.
제1항 또는 제2항에 있어서,
하나의 바퀴 모듈로도 상기 벽면주행로봇의 전체 무게를 지탱할 수 있도록 상기 자석의 자력이 결정되는 벽면주행로봇.
According to claim 1 or 2,
A wall driving robot in which the magnetic force of the magnet is determined so that the entire weight of the wall driving robot can be supported by a single wheel module.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 몸체의 상면 또는 하면에 설치되고 미리 결정된 작업을 수행하도록 구성된 장치를 포함하는 작업 유닛을 더 포함하는 벽면주행로봇.
According to claim 1 or 2,
A wall traveling robot further comprising a work unit installed on the upper or lower surface of the body and including a device configured to perform a predetermined task.
제6항에 있어서,
상기 미리 결정된 작업은 선박 외벽의 페인트 또는 오염물을 제거하는 작업인 벽면주행로봇.
According to clause 6,
The predetermined task is a wall-running robot that removes paint or contaminants from the outer wall of a ship.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 몸체는 동일한 크기의 4개의 사각형의 서브 몸체로 이루어지는 벽면주행로봇.
According to paragraph 1,
The body is a wall-running robot made up of four square sub-bodies of the same size.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수 개의 바퀴 모듈은 스워브 드라이브(swerve drive) 방식으로 구동되는 벽면주행로봇.
According to claim 1 or 2,
A wall-running robot in which the plurality of wheel modules are driven by a swerve drive.
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